Uji kompatibilitas laboratorium adalah garis pertahanan terakhir sebelum waterflooding dan EOR masuk lapangan. Data terbaru menunjukkan mismatch kecil saja bisa memangkas permeabilitas hingga 50% dan bahkan menghentikan injeksi sama sekali.
Di banyak lapangan, waterflooding (secondary recovery) dan chemical EOR (tertiary; enhanced oil recovery) menjaga tekanan dan memeras sisa minyak. Namun menginjeksikan air permukaan atau produced water tanpa verifikasi menyeluruh berisiko memicu formation damage—mulai dari scale, clay swelling, fines migration, korosi, biofouling, hingga emulsi—yang memangkas permeabilitas dan menyumbat aliran (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).
Kasus nyata dan eksperimen terbaru menegaskan risikonya. Gong dkk. (2024) menunjukkan pencampuran air injeksi dan formasi yang tidak kompatibel pada core tight sandstone memicu presipitasi CaCO₃ dan aluminosilikat, memangkas permeabilitas hingga –50% dan mengecilkan median radius pori ~21,6% (www.mdpi.com). Dalam satu sumur, scaling karbonat menaikkan tekanan injeksi hingga “making it impossible to inject water” (www.mdpi.com).
Kesimpulannya lugas: uji kompatibilitas di laboratorium bukan formalitas—ia penentu injektivitas dan biaya lapangan.
Risiko interaksi fluida–batuan
Mineral scale dan presipitasi. CaCO₃, sulfate, iron sulfides, hingga aluminosilikat mudah terbentuk saat brine berbeda komposisi bercampur atau berubah T/P. Dalam coreflood Gong dkk., kristal scale melalui fase “induction, damage, and stabilization”, mengisi pori, dan memangkas permeabilitas 50% (www.mdpi.com). Model kimia (mis. Langelier/LSI, PHREEQC) dan jar test awal berguna memprediksi—namun uji statik ini hanya kualitatif dan mengabaikan dinamika alir, sehingga coreflood diperlukan untuk menakar dampak pada flow (www.mdpi.com).
Clay swelling dan fines migration. Smektit/illit sensitif terhadap air rendah salinitas. Aksu dkk. (2015) melaporkan bead berlapis 1,4–6,8% montmorillonite/kaolinite mengalami penurunan permeabilitas 10–40% dibanding pack tanpa clay; montmorillonite mengembang ~39% volume dan kaolinite ~15% (efek pada sampel ber-K tinggi teredam jadi ~2–5% loss), tetapi pada reservoir low-perm pembengkakan kecil pun bisa menjembatani throat (www.researchgate.net). Uji swelling/dispersi clay dan core-plug secara historis menunjukkan damage puluhan persen; kandungan illitic/smectitic >1–2% butuh kewaspadaan.
Fines dan penyumbatan partikel. Bahkan sandstone “bersih” bisa tersumbat oleh quartz/feldspar lepas, solid tersuspensi, korosi oksida, atau aglomerat hidrokarbon. Bennion dkk. (2001) menekankan “suspended solids, corrosion products, emulsions, oil-wet hydrocarbon agglomerates” sebagai biang gangguan injeksi (www.researchgate.net). Rule-of-thumb lapangan: TSS <5–10 mg/L dan ukuran partikel mayoritas <1 μm. Usman (2015) menyimpulkan dibutuhkan absolute filter 11 μm agar core tidak ter-plug (www.researchgate.net).
Korosi dan gas terlarut. O₂/CO₂ tinggi menggerus tubing/peralatan dan mengirim oksida besi/sulfida ke formasi. Pengukuran oksigen terlarut (oxygen concentration optics) dan corrosion coupons lazim dipakai; H₂S/CO₂ di level puluhan ppm (10s of ppm) butuh penyesuaian pH atau gas stripping. Target O₂ kerap <1 ppm.
Fouling mikrobiologis. Air hangat dengan nutrien memicu SRB (sulfate-reducing bacteria) dan pembentukan biofilm/H₂S. Uji HPC, MPN (Most-Probable-Number; estimasi populasi), dan PCR untuk identifikasi. Bila beban mikroba melampaui ambang (sering “a few hundred” CFU/mL), biocide/ozone disarankan. Satu paten standar air injeksi Tiongkok menempatkan SRB dan iron bacteria sebagai indeks kontrol (patents.google.com) dan menetapkan batas berbasis kriteria kerusakan inti (patents.google.com).
Kontaminasi organik/emulsifikasi. Oli pelumas dari surface water atau droplet oil dari produced water recycle bisa membentuk emulsi stabil (uji rolling pada T reservoir). Kadar oil-in-water berlebih >10–100 ppm sering berasosiasi dengan perubahan wettability atau presipitasi asphaltene. Bennion dkk. menyorot “oil and grease, emulsions, oil-wet hydrocarbon agglomerates” sebagai kontaminan kritikal (www.researchgate.net); lab mengukur oil residual (gravimetri/GC) dan Pressure Decay Emulsion Stability.
Baca juga: Pengolahan Limbah Secara Kimia
Paket uji kompatibilitas bertahap
Brine analysis komprehensif. Analitik awal mencakup ICP (Inductively Coupled Plasma; analisis unsur), ion chromatography, dan parameter dasar: TDS, kation/anion, hardness, pH, alkalinitas, H₂S, O₂, mikrobiologi, oil content, TSS. Data mengumpan model (PHREEQC, ScaleChem) untuk indeks kejenuhan (mis. LSI).
Uji statik kompatibilitas (jar test). Pencampuran brine formasi dan kandidat air injeksi pada rasio 1:1, 1:4, suhu ruang dan T reservoir (contoh 80–90 °C). Diamati kekeruhan/presipitat, difiltrasi/disentrifugasi, dikeringkan, lalu diidentifikasi (XRD/XRF). Catatan penting: uji ini kualitatif dan mengabaikan laju alir; hanya menunjukkan apakah presipitat bisa terbentuk (www.mdpi.com).
Uji swelling/dispersi clay. Shaker test pada serpih/lempung hancur dengan brine injeksi di T bawah permukaan, diukur turbiditas/volume sedimentasi. Uji pengembangan linear pada pellet clay atau kertas, dan uji volumetrik (slurry bentonit). Jika signifikan, formulasi air disetel (mis. penambahan elektrolit atau clays/barite dalam konteks pengeboran).
Screening mikrobiologi. Inkubasi anaerob/aerob untuk menghitung SRB dan heterotrofik umum. Beban tinggi (>10³–10⁴ CFU/mL SRB) memicu uji efektivitas biocide untuk pembunuhan dan inhibisi korosi.
Uji partikel/filtrabilitas. TSS via filtrasi 1 L pada membran 0,45 μm (timbang residu), analisa ukuran partikel (laser diffraction/coulter), dan uji filtrasi bertangga 5–100 μm. Hasilnya mengarahkan rating filter dan memprediksi ketebalan cake. Dalam studi Usman, imaging throat mengarah ke kebutuhan filter absolut 11 μm agar core tidak tersumbat; partikel lebih kasar memangkas permeabilitas drastis (www.researchgate.net). Pada tahap desain, media filter granular seperti sand silica dapat menangkap 5–10 μm, diikuti cartridge filter untuk polishing halus.
Untuk housing bertekanan industri pada jalur injeksi, steel filter housing hingga 150 PSI menjaga integritas. Pretreatment membran via ultrafiltration sering dipilih sebelum RO untuk sumber air permukaan/ground yang fluktuatif.
Coreflood kompatibilitas (uji dinamik). Inti uji. Core plug utuh (diameter 1–1,5 inci) dibersihkan/dikeringkan, baseline permeabilitas diukur, lalu disaturasi formation water dan di-aging dengan crude reservoir (untuk mengembalikan wettability). Setelah uji injektivitas, fluida kandidat (surface/treated produced/specialized brine) diinjeksikan pada T/P reservoir dengan laju representatif, volume injeksi puluhan PV (pore volume; 10–50 PV). Dipantau ∆P (permeabilitas), dikoleksi effluent berkala, dan jika core mengandung minyak, recovery dihitung.
Baca juga:
Interpretasi coreflood dan ambang kinerja
Parameter utama: (a) perubahan permeabilitas vs PV, (b) perubahan relative permeability atau residual oil saturation, (c) kimia/solid di effluent. Kenaikan tekanan bertahap mengindikasikan plugging progresif; lonjakan tajam menandakan blockage berat. Uji restorasi (slug air bersih/chemical wash) menilai reversibilitas. Benchmark umum: return permeability ≥90–95% (damage ≤5–10%) dianggap kompatibel; praktiknya menargetkan <20% penurunan permeabilitas. Metode Sinopec mendefinisikan kadar impuritas yang diizinkan sehingga setelah 50 PV, penurunan permeabilitas ≤20% (patents.google.com). Jika uji menunjukkan >20–30% penurunan permanen, desain air injeksi perlu ditinjau ulang (treatment/filtrasi ditingkatkan atau sumber diubah).
Data kasus dan pembelajaran kuantitatif
Usman (2015) menguji coreflood campuran 25% produced water/75% freshwater dan menemukan permeabilitas hancur ~80% dibanding freshwater murni (www.researchgate.net). Menambahkan 2000 ppm biocide plus filtrasi 11 μm menurunkan damage—core hanya kehilangan ~47% (bukan 80%) (www.researchgate.net). Coreflood 100% freshwater vs 50% produced water menunjukkan skenario 50% produced water menghasilkan minyak 16% lebih rendah (OOIP) (www.researchgate.net).
Gong dkk. melaporkan “20% pore radius reduction and 50% perm loss” akibat scaling pada batuan rapuh (www.mdpi.com). Sebaliknya, pasangan brine yang cocok (mis. air akuifer yang disoften/di‑preflush) sering menunjukkan <5–10% damage pada puluhan PV.
Karakterisasi lanjutan mekanisme
NMR/CT scan. NMR (distribusi T₂) dan CT X‑ray memetakan lokasi damage; NMR Gong dkk. memperlihatkan hilangnya volume pori skala menengah pasca scaling (www.mdpi.com).
Micromodel mikrofluida. Geometri pori tembus pandang memvisualisasi bagaimana presipitat/fines menyumbat jalur alir secara mikroskopis.
Analitik fluida ekstensif. Solid di effluent di‑ID via XRD dan profil ion per PV via ICP/IC; untuk flood polimer, gel permeation menguji degradasi.
Spesifikasi lapangan berbasis hasil lab
Target kualitas dari uji diterjemahkan ke desain fasilitas. Jika TSS berisiko tinggi, rancangan menambahkan filtrasi granular lebih halus dan clarifier bertingkat untuk mencapai misalnya TSS <5 mg/L dan ukuran partikel <1 μm. Pada tahap ini, unit clarifier dapat memotong solid tersuspensi sebelum filtrasi granular lanjutan, sementara pemisahan oli menggunakan deoiler menekan oil-in-water.
Untuk sumber air laut/brine, paket membran seperti SWRO atau RO brackish menjadi opsi; integrasi sistem membrane systems memudahkan operasi industri/munisipal. Pretreatment UF membantu stabilitas RO; membran dapat dipilih dari lini Filmtec atau Toray sesuai spesifikasi.
Skala dari hardness bisa ditekan melalui nano‑filtration (hardness removal bertekanan lebih rendah) atau softener. Pada operasi RO, program membrane antiscalants dan membrane cleaners menjaga performa.
Kontrol mikroba memadukan kimia dan fisik: biocides, disinfeksi UV via ultraviolet, atau electrochlorination dari larutan garam. Dosis presisi dijaga dengan dosing pump.
Korosi dan gas asam ditangani dengan oxygen/H₂S scavengers dan corrosion inhibitor, selaras dengan temuan lab bahwa O₂ perlu ditekan hingga <1 ppm dan H₂S/CO₂ pada puluhan ppm perlu mitigasi. Untuk beban padatan berfluktuasi, penyaringan awal melalui automatic screen membantu menahan debris sebelum media filter.
Jika uji clay swelling gagal, penyesuaian elektrolit (contoh penambahan CaCl₂ pada air lunak) atau inhibitor berbasis polimer bisa dipertimbangkan. Protokol Sinopec menunjukkan bagaimana ambang lab menjadi standar kualitas: dari TSS, oil content, bakteri, diturunkan nilai maksimum agar coreflood 50 PV menyebabkan hanya 20% penurunan permeabilitas (patents.google.com). Contoh spesifikasi operasional: “TSS ≤ 3–5 mg/L, median particle diameter ≤0,5 μm, free oil ≤50 ppm” (dalam paten yang sama), lalu diawasi real‑time via sensor turbiditas, pH, dan ionic probes.
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Filter dan pretreatment yang relevan
Pemilihan media dan konfigurasi filter mengikuti distribusi ukuran partikel hasil lab. Lapisan granular seperti anthracite memberi kedalaman filtrasi untuk partikel halus, sementara UF sebagai pretreatment RO di aplikasi air permukaan/ground menstabilkan kualitas masuk RO.
Rangkuman temuan dan implikasi
Uji kompatibilitas laboratorium untuk air injeksi memadukan screening kimia, uji clay/fines/swelling, mikrobiologi, dan coreflood dinamik untuk mengungkap interaksi merugikan. Hasil kuantitatif—misalnya “penurunan permeabilitas inti X%, penurunan recovery Y%”—mengarah pada keputusan: apakah air perlu disoftening, difiltrasi, dibasicide, atau diganti. Kriteria berbasis data (contoh <20% kerusakan permeabilitas pada 50 PV) memberi keyakinan performa dan mencegah kegagalan injektivitas yang mahal (patents.google.com) (www.researchgate.net). Literatur Indonesia juga menegaskan: “tinjauan perlu dilakukan … agar tidak terjadi kerusakan formasi” (journal.lemigas.esdm.go.id).
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Referensi dan catatan sumber
Studi dan pedoman kunci: Sugihardjo (2004) (journal.lemigas.esdm.go.id); Usman (2015) (www.researchgate.net) (www.researchgate.net); Bennion dkk. (2001) (www.researchgate.net); Gong dkk. (2024) (www.mdpi.com) (www.mdpi.com); Aksu dkk. (2015) (www.researchgate.net); China Petrochemical Corp (2022) (patents.google.com). Sumber: publikasi akademik/industri bereputasi, termasuk literatur Tiongkok dan Indonesia. jpñ (All citations above correspond to these sources, e.g.: Gong et al., 2024 (www.mdpi.com) (www.mdpi.com); Usman 2015 (www.researchgate.net) (www.researchgate.net); Bennion et al. 2001 (www.researchgate.net); Aksu et al. 2015 (www.researchgate.net); Sugihardjo 2004 (journal.lemigas.esdm.go.id); Sinopec patent CN115544754A 2022 (patents.google.com)).
